當前位置: 華文世界 > 科技

瀾起科技研究報告:Dram行業三點共振,新業務切入AI算力系統

2024-02-18科技

(報告出品方/作者:國元證券,彭琦)

1. 24 年 Dram 行業「三點共振」,有望形成重構估值

2024 年是 dram 行業「三點共振」的交匯時點。三點共振指的是 Dram 行業經過了 2 年調整後,將在 24 年迎來大周期向上拐點,DDR5 在全球 Dram 市場滲透率從 23 年的 15%左右提升到 50%-60%的關鍵時點,以 及 AI+率先帶動的 AI PC 需求,進而推動消費類 Dram 規格向伺服器 Dram 規格靠攏的關鍵時間節點。

首先,我們認為的第一個共振點將是 24 年的 Q1,我們判斷 Dram 行業在 24 年 Q1 進入被動去庫存周期, 預示著新的大周期拐點即將來到。Dram 行業自 2021 年 Q3 進入見頂後,走了超過兩年的行業下行周期,Dram 顆粒的價格在 23 年 2 季度跌到了底部。在 23 年 Q1 開始三星、海力士和美光等儲存大廠采取了減產保價的策 略,透過降低供應量而穩定 Dram 顆粒的價格並見到成效。經過連續超過 3 個季度的快速去庫存,目前從消費 電子、通訊、工業、汽車、伺服器等方向上主要客戶的庫存逐步恢復到正常水平,伺服器客戶的去庫存預計在24 年上半年完成。 預計從 24 年 Q1 開始,行業將從主動去庫存階段進入被動去庫存階段,而三季度進入主動 補庫存階段,而期間價格將會呈現持續上升趨勢。事實上,資訊機構 Trendforce 剛剛提升了對 24 年一季度 mobile Dram 和 Nand flash 的價格預期,mobile Dram 的價格的季漲幅從 8-13%提升到了 18-23%。由於 Dram 產品的半導體芯片中的特性,決定了一旦市場對 Dram 的漲價預期形成,將在很大概率上形成一定的追漲補貨 的情況。所以即使我們判斷在 23Q4 到 24Q1, 實際的終端需求或未那麽快啟動,庫存水平也未完全到合理位 置,但渠道和系統廠的補貨行為已經提前開始,進而將出現一段時間被動去庫存和主動補庫相疊加的時期,而 整體需求上行而帶動全面補庫存周期我們預計可能在 24Q2-Q3 出現。

第二個共振點則是 DDR5 的滲透率。根據我們的數據測算,在 23 年 Q4, DDR5 的實際滲透率或未達到市 場普遍預期的 20%,而是 15%左右,這主要是 DDR4 去庫存進度影響。根據市場反饋,當前 DDR5 的需求主 要來自 LP DDR5 和伺服器產品,且這兩個方向的漲價意願較為強烈。預計到 2024p 伺服器去庫存完畢以及 AI PC 出貨拉動,DDR5 滲透率將能實作快速提升,在 Q4 達到 50-55%水平。而 DDR5 配套 RCD 價格,較 DDR4 RCD 預計上浮 80%以上,隨著 DDR5 滲透率提升,將推動瀾起科技在 RCD 上的營收增長,並推動整 體毛利率水平上升,這點在公司三季報中有一定體現。

相較於其他美系和日系競爭對手,我們測算公司在全球 Q3 和 Q4 的 DDR5 出貨模組中,RCD 市占率取得 大幅提升,並實作對其競爭對手的超越。這一方面得益於公司在產品端研發帶來的先發優勢,另外一方面同其 以及構建完善的配套芯片體系和供應鏈有關,比如公司在 PMIC 以及 SPD Hub 上均形成了穩定的供應體系。 根據相關數據顯示,隨著 DDR5 滲透率提升,瀾起科技主營業務芯片收入提升了 80%,而同期其競爭對手 Rambus 卻下降 13%。我們有理由相信隨著 DDR5 滲透率大幅提升的過程,公司市占率有望持續保持較高比 例的同時獲得更大的業績彈性。

隨著產業對低延遲和高頻寬數據傳輸需求的持續上升,相較於DDR4一個新平台平均24個月的叠代周期, DDR5 的平台叠代周期縮減到了 12 個月。 當前市場主流的 DDR5 一代是 4800MT/s 規格,是隨著 intel Sapphire Rapids 和 AMD 的 Geona 平台釋出而開始普及套用。而去年 12 月 15 日 Intel 的 Emerald Rapids 平 台已經釋出,且開始進入量產階段,這將帶動 DDR5 第二代 5600MT/s 在 24 年進入普及階段。在 24 年,intel 的 Granite Rapids 和 AMD 的 Turin 預計也會釋出,將帶動 DDR5 第三代 6400MT/s 進入普及。DDR5 平台世 代的更叠,一方面能夠加快 DDR5 滲透率的快速提升,同時對於 DDR5 的整體價格也起到良好支撐作用。對應 的,公司作為 DDR5 介面芯片供應商,一方面能受益於 DDR5 滲透率提升帶來的出貨量提高,另外一方面也因 為 DDR5 世代更叠加快而形成較 DDR4 世代更好的利潤回報。從供應生態維度看,DDR5 規格的提升以及雲 廠對采購口徑的簡潔化對傳統介面芯片供應商提出了新的要求。不僅要有 RCD 和配套 DB,還需要能夠提供全 套芯片組,包括 PMIC, SPD Hub 和 TS(溫度感應)在內的完整解決方案。這就要求介面芯片廠商需要有更長 的研發產品線和供應鏈管理能力。公司除了強化了在 PMIC 等核心產品線上的研發,在 SPD Hub 上也同國內 主要廠商形成戰略合作,具備穩定的供應能力,在生態鏈上形成自己的護城河。

第三個共振點則來自於 AI 賦能到消費終端而帶來的硬件規格升級。隨著 24 年 Q3 AI PC 產品相關產品的 售賣,PC 將實作小型算力功能並具備一定的推理建模能力,這就要求 Dram 記憶體的規格開始向伺服器靠齊。 對於瀾起來講,配置了公司 RCD 和 SPD hub 的記憶體條產品是較少用於通用型 PC 上,但隨著 AI PC 的滲透率 提升,以及 DDR5 規格上到 6400MT/s,公司 RCD 等介面芯片的需求在消費級產品上開始得到廣泛的套用, 進而開啟了公司的市場空間。這點我們在本文第三部份也有進一步說明。 AI 賦能到消費終端對於公司的意義在於,公司的 RCD 產品將不再僅用於伺服器的需求上,而是逐步開始 以 CKD 產品的形式在 PC 和 NB 或是其他具有一定 AI 功能的智能終端上套用,市場空間將大幅提升。

2. AI 技術趨勢性發展,推動儲存介面芯片供應商切入 AI 算力體系

公司在 AI 算力方面的成長邏輯,則由 AI 算力系統技術發展趨勢所帶來。

AI 伺服器整體效能的提升,除了 GPU 算力為主的算力提升以外,如何實作更快網絡通訊和提升儲存單元 的吞吐效率和降低「記憶體墻」的影響,是技術發展的重要方向。我們判斷從 24 年開始,圍繞網絡通訊和儲存單 元的技術升級,正在同步展開。

首先,PCIE 5.0 的 AI 伺服器在 2024 年將成為主流。進入 PCIE5.0, 頻寬將從 4.0 世代的 64GB/S 升級到 128GB/S,數據傳輸速率從 4.0 的 16GT/S 提升到 32GT/S;總線傳輸速度的成倍增長也帶來了數據從 CPU 在 PCB板上向SSD或者其他元件傳輸過程中的雜訊和訊號損失加大。PCIE retimer對於最佳化數據傳輸的穩定性, 以及提升 AI 伺服器傳輸高精度,逐步從選配芯片成為標配。隨著 PCIE 5.0 AI 伺服器需求的持續上升,對於 PCIE 5.0 retimer 的需求也成快速增長態勢。

其次,CXL2.0-CXL3.0 將在未來幾年進入加速匯入期。 盡管 PCIE5.0 的通道數據傳輸速率滿足了當前市場絕大多數的需求。但應對數據 TB 級增長以及異構計算 發展的大趨勢,PCIe 在記憶體使用效率、延遲和數據吞吐量等方面,已經面臨壓力。另外,隨著系統 CPU 核數 的增加,「記憶體墻」問題進一步凸顯,這使得業界開始加速推動 CXL(Compute Express Link)協定的發展,並形 成對 PCIE 的替代趨勢。 CXL,是 Compute Express Link 的簡稱, 是一種高效能、開放式的通訊互聯協定,用於 CPU 與 GPU、 FPGA 或其他加速器,儲存和其他 I/O 器材,以及記憶體之間提供高效的通訊。由 intel 在 2019 年提出,捐獻了 其在相關方向上的研究成果,並當時拉上 Google,Microsoft,HPE,華為等組成了 CXL 聯盟。 CXL 讓 CPU 與 GPU、FPGA 或其他加速器之間實作高速高效的互聯,這就是英特爾推出 CXL 這種新的 開放性互聯協定的初衷。CXL 是由 3 種介面形式互聯(CXL.io、CXL.cache 和 CXL.mem),實作系統中各個組 件記憶體間的一致性,從而借著資源共享(記憶體池化),來達成更高效能、減少軟件堆疊復雜性,從而降低整體系 統成本。隨著 CXL 技術在伺服器系統中廣泛使用,業界就能夠把工作重心放到運算的工作負載上,不需要在加 速器記憶體管理硬件上花費大量精力。 英特爾原計劃以 CXL 來取代 PCIe,但由於 CXL 構建於 PCIe 邏輯和實體層級之上,且主流芯片產品的技 術推動需要 AMD,Nvidia 以及儲存企業的共同支持,因此 CXL 作為 PCIe 實體層之上執行的一種可選協定仍 將與 PCIe 共存很長一段時間。

早期業界在 CPU 和 GPU 協同運算的協定上,並不只有 CXL,還包括 CCIX,Nvidia 自己的 NVlink,GenZ,AMD 的 infinity Fabric 以及 OpenCAPI 等。隨著 2019 年 ARM 加入 CXL,再到 2021 年 Gen-Z 並入 CXL,以 及 2022 年 AMD、Xilinx、IBM 支持的 OpenCAPI 標準並入 CXL 標準規範內,使得 CXL 將成為市場最主流的 芯片互通設計標準。當前 CXL 聯盟包含了 Intel、AMD、NVIDIA、Arm,三星、美光、Hynix,、Google、微軟、 Meta、阿裏巴巴,DELL、HP、思科及華為等,系統生態已經成型。

CXL 從 1.0-1.1 開始,產業早期套用啟動並不快,直到 22 年 intel 的 sapphire rapids 有了支持 CXL1.1 標 準的總線後,CXL 的產業化推進速度開始逐步加快。支持 CXL2.0 的 Intel P-core 的 Emerald Rapids,E-core Xeon 處理器(Sierra Forest)在 2024 上半年交貨,將大幅推動 CXL 進入 2.0 套用時期。而 25 年底釋出的 Diamonds Rapids 平台將進入帶動 CXL 進入 3.0 時代。 CXL 架構的推動,除了加速 CPU 和 GPU 等加速卡的互聯通訊以外,另外一個重要的點,是為了突破系 統「記憶體墻」的限制。所謂記憶體墻「Memory wall」 的問題,是指 微處理芯片的效能提升遠大於 Dram 的效能 提升,所以處理器時常要等待從記憶體中提取數據,進而影響整體系統效率。而當 CPU 的內核數量大幅增加後, 這種效能之間的差異就會進一步放大。 為了降低這種差距,業界一般采取加快 DDR 的傳輸速率以及更多的記憶體通道數量達到更大的系統儲存帶 寬,但隨著 CPU core 數量的持續大幅上升,平均到 core 的記憶體頻寬能保持到 4Gb/s 以上都有一定壓力。

隨著 CPU 多核化,CPU 中每個 core 的記憶體容量也在 core 核數大幅增長情況下,也在持續下降。一般來 講, 在單個通道中加入更大容量的 DIMMs 能提高系統的記憶體容量,但由於現在的 memory 的控制器不在是獨 立在北橋上,而是整合到 CPU 裏面,所以增加通道上的 DIMMs 容量進而增加了每條通道上的負荷,反過來會 降低系統 memory 的時脈,對本以存在壓力的記憶體頻寬進一步「雪上加霜」。 所以,CPU 朝著更高核數發展,勢必要求系統的記憶體容量和單 core 的頻寬能夠有更大的升級空間,CXL 架構透過共享記憶體池和記憶體擴充套件,能有效緩解記憶體墻形成的問題。

比如到了 CXL2.0 階段,CPU 與 AI 芯片或其他支持 CXL 或 PCIe 介面的裝置之間,可運用 CXL 協定共享 記憶體資源,例如 CPU 的快取(cache)與 GPU HBM 記憶體可實作彈性共享,以降低 CPU 及 GPU 之間的運算或 傳輸延遲,進而提升伺服器系統運算效能。而到了 CXL3.0,數據的交換方式從單層拓展成多層,可以形成網狀 或環狀的非樹狀結構,PCIE 升級到 6.0 支持 64Gb/s 的傳輸,更加龐大而具有彈性的儲存資環共享,對於系統 算力效率提升,將起到關鍵性作用。

隨著 CXL 架構的逐步推廣, Dram 產業鏈條在整體 AI 算力系統中的話語權和重要性在持續提升。 從整個算力系統來看,HBM 技術的升級和套用激發了 GPU 的算力,並給儲存廠商帶來巨大商機和市場。 而 CXL 架構的發展,將透過儲存容量延展和「記憶體池化」等方向上展開,突破系統的「記憶體墻」的限制,進一 步提升伺服器的算力效能。 而伺服器記憶體擴充套件和記憶體池化的趨勢,也勢必推動 Dram 產業鏈中涉及高速數據傳輸方面的供應商,如瀾 起,Rambus 或是 Phison 等公司,從傳統的 DDR 模組的介面芯片配套供應商, 往 AI 伺服器系統內部發展,而 CXL2.0, 或 CXL3.0 retimer,redriver 亦或是 MXC 芯片,均是應對 AI 伺服器技術生態的發展而順勢產生,形 成新的需求空間。 對於 CXL 架構帶來的商機,主要包括 CXL extender,CXL pooling 和 CXL retimer 幾個方向。目前公司在 這幾個方向上均有產品布局。比如在 CXL extender/pooling 的控制器方向上,有 MXC8591。主要競爭對手包 括美國的 Astera Labs 和 Microchip。 而 CXL retimer 上,有支持 CXL 2.0 的 RT51632 等產品。主要競爭對手包括 Rambus,譜瑞和群聯等。

從時間上看,24 年到 25 年是公司在高速介面芯片業務上取得重要進展的時間視窗。我們預測從 24 年 Q3 左右,公司 PCIE retimer 業務有望起量。而 MXC 有望在 24p 到 25 年進入批次供應期。根據美光預測,CXL 的市場空間在 2030 年有望超過 200 億美金,我們假設 CXL controller/extender 芯片占比 10%,對於公司來 講,有超過 20 億美金的市場空間。

3. AI PC 正當時,CKD 有望帶動業績加速成長

從 AI PC 開始,24 年是整個電子產業進入到 AI 賦能電子終端階段的元年。而 AI PC 作為具備獨立離線 AI 推理能力的新型電腦,對單機系統效能需求到了一個新的高度。而與之配套的筆記本和桌上型電腦用 UDIMM 和 SODIMM Dram 模組上,規格上也將向伺服器規格靠攏,在早期筆記本和桌上型電腦 DDR 模組傳輸速率在 3200MT/s 下,通常並不需要像伺服器那樣的高容量和復雜的記憶體配置,就不需要 RCD 或 CKD 芯片。但 AI PC 誕生,尤 其是 DDR5 的傳輸速率要求達到 6400MT/s,CKD 芯片作為類似於低配 RCD,則形成了標準配置。

隨著上遊 CPU 芯片商的計劃放量生產。下遊的電腦廠商也相應地推出一些列計劃。AI PC 放量在即,我們預 測 CKD 業務會在 24 年給瀾起科技帶來較大的業務彈性。

我們對 CKD TAM 會伴隨者 AI PC 的滲透率提到逐漸增長,預估 2027 年 PC 出貨量 2.9 億台,AI PC 78% 滲透率,我們測算 CKD27 年 TAM 約為 71 億。我們預測 CKD 業務會在 24 年,25 年給瀾起科技帶來較大的 業務彈性。

4. 23Q4 盈利預測與估值

我們認為受到 DDR5 滲透率逐漸提高,瀾起科技的芯片介面業務逐漸增長。隨著 AI 伺服器出貨量增加, 儲存商逐漸占據市場重要地位,瀾起與之相關的配套芯片業務、Retimer 和 CKD 業務會迎來爆發式增長。我們 預計 23Q4 公司的互聯芯片收入可實作 32%/160%的環比/同比增長,同時考慮到津逮伺服器業務約 2 億元的 減值影響,預計 23 年全年營收 22.84 億元,歸母凈利潤約為 4.75 億元。

分業務來看,我們預計 23Q4 DDR5 RCD 業務板塊隨著 DDR5 滲透率進一步提高帶動季度業績上升,預 計 23 年 Q4 營收約為 7.6 億元,環比增長 27%;凈利潤約為 2.65 億,環比增長 52%。23 年全年營收 22.84 億元,隨著 DDR5 的出貨量提高瀾起科技的營收及凈利潤逐步上漲。

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站